[發明專利]基于交流機制的雙向蟻群算法的腦白質纖維追蹤方法

在審

• 申請號: 202010614608.9
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111767978A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 孫兵;賴昀;陳小平;姜敏
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G06N3/00
• 分類號: G06N3/00;G16H50/20
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春輝

本申請公開了一種基于交流機制的雙向蟻群算法的腦白質纖維追蹤方法，采用基于交流機制的雙向蟻群算法，利用兩個蟻群分別獨立進行神經纖維的路徑追蹤。一方面，將螞蟻的移動選擇過程按照輪盤賭分為：線性延伸和根據信息素的移動，其中線性延伸的引入增強了算法的時間有效性，根據信息素移動增加了路徑優化的能力。另一方面，當算法迭代陷入局部最優時，交換兩個蟻群的信息素揮發系數，變更蟻群原有的搜索狀態，突破局部最優的限制。大大縮短了纖維追蹤的時間，提高了神經纖維的搜索空間和搜索效率。此外，本申請還提供了一種基于交流機制的雙向蟻群算法的腦白質纖維追蹤裝置、設備及可讀存儲介質，其技術效果與上述方法的技術效果相對應。

技術領域

本申請涉及計算機技術領域，特別涉及一種基于交流機制的雙向蟻群算法的腦白質纖維追蹤方法、裝置、設備及可讀存儲介質。

背景技術

大腦是人體的重要組成部分，也是最重要、最復雜、最精密的系統，大腦的內部結構主要包括腦灰質和腦白質。其中，腦白質中的神經纖維在大腦功能中占主導地位，承擔著傳遞興奮信息的功能。人體每完成一個動作和一個反應都需要神經纖維的參與，而且人類的很多疾病都是由于神經纖維的損壞和缺失造成的。因此，如果能夠準確、快速的重建人類腦白質內的神經纖維，則可以更好地了解一些疾病的機制，可以更好的對一些相關疾病進行診斷，從而進行針對性的治療。

然而，目前公開的腦白質追蹤方案容易陷入局部最優，且需要消耗較長的時間，效率低下，無法滿足當前需求。

發明內容

本申請的目的是提供一種基于交流機制的雙向蟻群算法的腦白質纖維追蹤方法、裝置、設備及可讀存儲介質，用以解決當前的腦白質追蹤方案容易陷入局部最優，且需要消耗較長的時間，效率低下的問題。其具體方案如下：

第一方面，本申請提供了一種基于交流機制的雙向蟻群算法的腦白質纖維追蹤方法，包括：

S1、獲取彌散張量成像數據；

S2、在待追蹤纖維的兩端分別設置第一興趣區域和第二興趣區域，初始化第一蟻群位于所述第一興趣區域，并初始化第二蟻群位于所述第二興趣區域；

S3、采用輪盤賭方法，控制螞蟻根據線性延伸法或根據信息素分布情況進行移動，重復移動過程直至達到移動終止條件，得到第一路徑集合和第二路徑集合，其中，所述第一路徑集合為所述第一蟻群從所述第一興趣區域到所述第二興趣區域的路徑集合，所述第二路徑集合為所述第二蟻群從所述第二興趣區域到所述第一興趣區域的路徑集合；

S4、根據能量函數，分別確定所述第一路徑集合和所述第二路徑集合中能量最小的路徑，得到第一能量最小路徑和第二能量最小路徑；

S5、根據所述第一能量最小路徑對所述第一蟻群的信息素進行更新，并根據所述第二能量最小路徑對所述第二蟻群的信息素進行更新；

S6、判斷是否達到追蹤終止條件，若達到追蹤終止條件，則將所述第一能量最小路徑和所述第二能量最小路徑中能量最小的路徑作為追蹤結果；若未達到追蹤終止條件，則進入S7；

S7、判斷是否達到局部最優條件；若達到局部最優條件，則交換所述第一蟻群和所述第二蟻群的信息素揮發系數，并進入S3；若未達到局部最優條件，則進入S3。

優選的，在所述根據能量函數，分別確定所述第一路徑集合和所述第二路徑集合中能量最小的路徑，得到第一能量最小路徑和第二能量最小路徑之前，還包括：

根據預先設置的可行路徑篩選條件，分別對所述第一路徑集合和所述第二路徑集合中的路徑進行篩選。

優選的，所述采用輪盤賭方法，控制螞蟻根據線性延伸法或根據信息素分布情況進行移動，包括：

確定螞蟻在移動方向上的可行點集；

采用輪盤賭方法，根據線性延伸法或根據信息素分布情況從所述可行點集選取目標點；